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Performance Analysis of GNSS-Aided Inertial Navigation Systems on Spinning Flight Vehicles

Braun, Benjamin (2019) Performance Analysis of GNSS-Aided Inertial Navigation Systems on Spinning Flight Vehicles. Journal of Spacecraft and Rockets, 56 (5), Seiten 1624-1635. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.A34403. ISSN 0022-4650.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/doi/full/10.2514/1.A34403

Kurzfassung

Inertial navigation on spin-stabilized sounding rockets and missiles is challenging due to the high spin rate about the longitudinal axis. Especially the scale factor error of the roll axis gyroscope causes an accumulating roll angle error, which may subsequently transform to the lateral axes if, for example, the rocket is actively reoriented. This orientation error leads to growing position and velocity estimation errors whenever propulsion or aerodynamic forces act on the rocket. Specialized inertial platforms were developed in the 1970s with gimbaled inertial measurement units isolating the sensors from the high spin rate. Because these platforms are rarely available on the market today, ongoing research focuses on integrated navigation systems with strap-down inertial measurement units and additional aiding sensors such as satellite navigation receivers, Sun sensors, or star tracker. Because satellite navigation receivers are well-established on sounding rockets for range safety anyway, this paper investigates to what extent position, velocity, and particularly orientation errors can be estimated with satellite navigation aiding only. Using the example of SHEFEX-2, the paper discusses the observability of translational and rotational navigation errors by translational aiding measurements along a typical trajectory of a two-staged and actively reoriented sounding rocket both qualitatively and quantitatively.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/121512/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Performance Analysis of GNSS-Aided Inertial Navigation Systems on Spinning Flight Vehicles
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Braun, Benjaminbenjamin.braun (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0193-6607NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Juni 2019
Erschienen in:Journal of Spacecraft and Rockets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:56
DOI:10.2514/1.A34403
Seitenbereich:Seiten 1624-1635
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0022-4650
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Navigation, Sounding Rocket, GNSS, Inertial Measurement Unit, Spinning, Integrated Navigation System, Hybrid Navigation System
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Infrastruktur und Unterstützung für Raumflugbetrieb (alt), R - Augmented GNSS (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Raumflugbetrieb und Astronautentraining > Raumflugtechnologie
Hinterlegt von: Braun, Dr. Benjamin
Hinterlegt am:03 Jul 2019 14:49
Letzte Änderung:30 Okt 2023 14:07

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